بخشی از مقاله
خلاصه :
هدف از این پژوهش تحلیل، طراحی و بهبود بافل های عمودی استفاده شده در برجهای فرآیندی با استفاده از روابط ارائه شده در استانداردها و همچنین روش المان محدود می باشد. در ابتدا برای یک نمونه برج فرآیندی با شرایط طراحی مورد نظر، نشان داده شده است که در صورت استفاده از بافل صاف تقویت نشده، نیاز به بافل با ضخامت بالایی خواهد بود.
در مرحله بعد، بهبود طراحی و کاهش ضخامت بافل، مورد نظر قرار گرفته است. ابتدا با استفاده از مقاوم سازی با پروفیل های نبشی و سپس با استفاده از بافل های انحناء دار، این بهبود سازی انجام شده است. در پایان نشان داده شده است که استفاده از بافل های انحناء دار، بدون نیاز به تقویت، باعث کاهش قابل توجه ای در ضخامت بافل می شود که این موضوع باعث افزایش کیفیت ساخت و کاهش هزینه خواهد شد.
مقدمه :
اساس کار برج های فرآیندی افزایش سطح تماس بین فازها می باشد که این افزایش ممکن است توسط سینی یا پرکن تامین شود. چگونگی تماس گاز و مایع بسته به نوع اینترنال برج متفاوت است. در ساخت برج ها بر حسب شرایط عملیاتی و خوردگی می توان از انواع مواد مانند شیشه، فلزات، فلزات با آستر شیشه ای و…استفاده کرد. عموماً شکل برج ها به صورت استوانه ای است و سینی ها معمولا از ورق های فلزی و در صورت لزوم از آلیاژهای بخصوص ساخته می شوند.
در قسمت تحتانی برخی از برجهای فرآیندی یک صفحه عمودی - بافل - قرار می گیرد. این بافل برای جدا کردن حجم و هچنین برای سرازیر کردن سیال با توجه به فرآیند برج می باشد. در برج های فرآیندی ارتفاع سیال در یک سمت بافل بیشتر می باشد که این ارتفاع باعث ایجاد فشار هد سیال به بافل می شود. بافل باید به شکلی طراحی شود که در برابر این فشار مقاوم باشد. معمولا در صورت قرار دادن بافل ها به صورت ورق صاف - بدون انحنا - ، نیاز به مقاوم سازی آنها داریم.
این مقاوم سازی با جوش پروفیل های مختلف فولادی مثل نبشی، ناودانی و... روی بافل انجام می شود. باید توجه داشت که اگر مقاوم سازی انجام نشود، باید برای بافل از ورق با ضخامت بسیار بالا استفاده کنیم که این موضوع باعث افزایش هزینه ساخت وکاهش کیفیت می شود. روابط مربوط به طراحی بافل های صاف در مراجع [1] - ، [2] و - [3] ارائه شده است.
در این تحقیق ابتدا تحلیل بافل های صاف - بدون مقاوم سازی - انجام گرفته است. این تحلیل ها با استفاده از روابط ارائه شده در مراجع و همچنین به روش المان محدود انجام و مقایسه ای بین نتایج صورت گرفته است. در مرحله بعد، بهبود طراحی بافل ها با استفاده از مقاوم سازی و همچنین با استفاده از ایجاد انحناء در ورق بافل انجام شده است. لازم به ذکر است که در مراجع روابطی برای بافل های انحناء دار ارائه نشده و تحلیل های انجام شده با استفاده از نرم افزار انسیس در این تحقیق منجر به نتایج جالب و قابل قبولی گردیده است. بیشتر تحقیقات انجام شده در زمینه بافل ها تاکنون، مربوط به حرکت سیال و ضربات آن می باشد. از جمله تحقیقات انجام شده در این زمینه می توان به تحقیقات گدیکلی و ارگوئن[4]، ملکی وظفر [5]و وانگ وهمکاران [6]اشاره کرد.
تحلیل بافل صاف بدون مقاوم سازی با استفاده از روابط استاندارد:
برج فرآیندی مورد نظر در این پژوهش برجی با ضخامت بدنه و ضخامت کلگی 35 میلی متر می باشد که بر روی ساپورتی از نوع اسکیرت - - skirt به ضخامت 25 میلی متر قرار گرفته است. شرایط کاری ایجاب می کرده است که بافلی به ابعاد 4321 میلی متر در 4900 میلی متر در این برج استفاده شود. نمایی از هندسه برج در شکل 1 نشان داده شده است. جنس مورد استفاده، فولاد SA-516 Gr.70 با تنش مجاز حدود 137مگاپاسکال می باشد که از کد طراحی [3] استخراج شده است. شرایط طراحی برج در جدول 1 ارائه گردیده است. هدف از این پژوهش، تحلیل و بهبود طراحی بافل لازم برای این برج می باشد.
جدول :1 شرایط طراحی برج مورد نظر تحقیق
شکل :1 برج فرآیندی مورد تحقیق به همراه بافل استفاده شده در آن
در ابتدا محاسبات مربوط به بافل صاف بدون در نظر گرفتن مقاوم سازی انجام شد. با توجه به روابط ارائه شده در مراجع [1],[2],[3] محاسبات انجام گرفت که خلاصه محاسبات در جدول 2 ارائه شده است.
